凝汽器膠球清洗裝置系統內水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響

     凝汽器膠球清洗裝置系統內水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響，論述了凝汽器內水垢的形成和水垢對汽輪機運行的影響。介紹了膠球清洗裝置系統的工作原理及要求。熱電企業應用膠球清洗裝置，強化傳熱，增產降耗的目的。

1問題的提出

     熱電企業的凝汽式汽輪機在運行中經常會遇到真空逐漸下降的問題，尤其夏季，凝汽器真空對汽輪機運行的經濟性影響較大，如其它條件不變，真空度每變化1%,汽輪機的汽耗率平均變化1%～2%。不僅使機組能耗上升，影響機組經濟性，還會威脅機組安全，嚴重時還要降低發電負荷。故一般規定：排汽壓力升高到0.015Mpa時，應降低負荷，排汽壓力升高到0.03Mpa左右時，應將負荷全部卸完，直至按規定的條件實行故障停機，直接影響了企業的經濟效益。導致真空下降的主要原因之一是凝汽器銅管內壁污垢的形成。并隨著時間的推移逐漸加厚，阻隔了換熱。傳統的方法是停機全面化學清洗或進行凝汽器半面交替清洗(我廠的半側干洗法)、機械清洗法、加阻垢劑等。但化學清洗或進行凝汽器半面交替清洗、機械清洗法，需要在減負荷或者停機的情況下進行，致使發電量減少，化學清洗、機械清洗還會縮短凝汽器銅管的壽命，增加了清洗的費用。

     而膠球清洗裝置優點在于無須減負荷，也不需要像我廠干洗那樣進行復雜的措施(有時頻繁的開關閥門等設備，會造成閥門的泄露和設備的缺陷)和將負荷減半來清洗，這些方法都會使我廠的發電效率下降，提高生產成本。膠球清洗裝置既可以經常進行，又能減少化學清洗和機械清洗的次數，并且使管子的清潔度變好，提高凝汽器的真空，降低汽耗。使發電的效率增高。所以我廠采用膠球清洗的方法來提高汽輪機的熱效率。從而達到了節能、降耗、增效，確保機組長周期安全、穩定、經濟運行，使企業的經濟效益顯著提高。

2凝汽器膠球清洗裝置問題的分析

2.1凝汽器銅管內水垢生成的原因及危害

     一般電廠多采用井水(我廠常年采用的補水就是井水)、河水作為循環水，這些天然水中原來就含有能溶解在水中的雜質和鹽類，例如：重碳酸鈣鹽和重碳酸鎂鹽。把這樣的天然水作為循環水時，天長日久，由于蒸發損失，要產生濃縮。當濃縮到一定程度，超過了它的溶解度時，碳酸鹽是不能溶于水的沉淀物，水中超過了此限度的部分鹽類就要沉積在凝汽器的銅管內壁結成硬質的鹽垢。

     根據流體力學原理，循環水在銅管內流動分為層流和紊流兩種基本形式。銅管內流動的循環冷卻水在外力作用下，以不同的流速流過銅管內同一斷面，緊貼管壁的一層，流速很慢(稱為：邊界滯留層)。水中的CaCo3和粘垢易滯留在銅管內壁上，形成邊界滯留層。據有關資料介紹，水冷設備換熱器中水垢厚度>2.16mm時，傳熱系數平均下降51%,設備運行效率下降50%,而形成水垢時間僅25天。如此短時間內造成的嚴重危害，導致凝汽器長期處在低效率中運行。

2.2膠球清洗裝置傳統清洗方法的缺陷

     為解決水垢問題，一部分企業采用停機洗，依據凝汽器銅管內壁結垢的嚴重程度安排清洗次數。以停機四天計：5萬KW機組為例，損失上100萬，還要支付人工費用。硬垢用酸洗就是處理得當，也要嚴重影響銅管的使用壽命，還不算酸洗帶來的污染問題。清洗完成后又怎樣呢?只能保持一個月，還過不了夏季；另一部分企業在水中加阻垢劑，也能延遲結垢，但阻垢劑價格昂貴成本太高。

     根據我廠的實際情況，以往采用的種種清洗方法和對策都較之膠球清洗有一定的弊端。現將我廠的膠球清洗法的裝置作以簡單敘述：此裝置由收球網、二次濾網、裝球室、膠球泵和控制裝置等部件組成。使用本裝置清洗凝汽器銅管，是借助水充的作用將略大于銅管內徑的海綿膠球循環擠過凝汽器銅管，對銅管進行擦洗，使用本裝置可在機組不減負荷情況下清洗凝汽器，實現降低凝汽器的端差和汽輪機背壓，提高汽輪機熱效率，降低發電煤耗，減緩管內壁腐蝕，是節能和改善勞動條件的理想設備。但我廠的膠球清洗裝置系統也同樣存在著一定的不足之處。我廠膠球回收率低，無法清除硬垢。

     1、凝汽器水室設計不合理(如圖),不利于膠球的回收，因為軟質膠球進人水室后吸收水份，短時間內不可能達到其膠球密度與水的密度相同，p水>p球時，即膠球進入水室后，在凝汽器頂部，同理當p球>p水時，膠球則部分存在于低部陰影區。這就造成了膠球無法回收。降低了膠球的回收數量，使膠球不能循環利用。

     2、膠球回收系統的柵格網的清洗角度和柵格網的間隙有一定要求。柵網板的角度要求是與水流的夾角不超過250,收球網間隙，正常間隙為6~7mm。而我廠的柵格網角度>250。膠球有可能卡在柵格網的間隙中，致使膠球的損失。將不能膠球源源不斷地送入清洗系統。

     3、我廠膠球的柵格板處的回收管孔，口徑小，并且空間位置不合理(垂直于循環水出口管)這也是造成膠球回收率較低的原因之一。

     4、我廠膠球屬軟質膠球，只能清除凝汽器銅管內表面的軟垢，而不能清除其硬垢。針對上述的問題，對我廠的膠球清洗裝置系統中存在問題的裝置進行改進。

3問題的解決

     一，對凝汽器不合理的部分進行改造。在膠球死區的位置(圖1的陰影部分)點焊不銹鋼金屬網，使其成弧狀。便膠球流動，使膠球脫離死區的范圍。

     二，對于柵格網的傾斜角度可以進行重新調整。使其角度可以在規定的范圍之內。

     三，對于回收管徑過小，可采取擴大其口徑的方法，使其形成一個漸縮管。更有利于膠球的回收。對于其回收管與凝汽器的循環水出口管的空間位置加以改造，使回收管傾斜于循環水出口管。

     四，應采取軟質膠球和硬質膠球配合使用。從而清除凝汽器銅管中的軟垢和硬垢。膠球的選擇應耐磨、質地柔軟畜于彈性，材質均勻，硬度適中，氣空均勻貫通，濕態比重1.00-1.15,在5-45℃水溫下，使用期內球內徑不大超標，不老化。使用時濕態球直徑一般比冷卻管內徑大1.0-2.0mm,冷卻管有兩種規格時，以小規格的一種為準，冷卻管口加裝套管口以套管為準選擇膠球。

五、凝汽器膠球清洗裝置系統運行操作

1、投運前準備，

(1)正常投球量

     為凝汽器單側單流程冷卻管根數7%-13%,依膠球循環一次所需時間的長短，取下限或上限或其接近值，膠球循環一次的時間一般以30秒作為界限。

(2)膠球補充周期或更換周期

     膠球補充周期為凝汽器膠球清洗裝置系統累計運行7次，也可根據本單位具體情況不同調整補充周期。膠球更換周期，根據國產球使用統計，其更換周期為膠球清洗裝置系統累計運行60次。

     另外，在水中漫泡一段時間后，個別膠球可能脹大過多，致使直徑超標，在補充和更換膠球時，均應及時換掉，以防冷卻管被堵。膠球用溫水漫泡24小時，對浸泡后不合格的球去出不用。

     (3)加球：打開裝球室放氣門，放水門，將裝球室上蓋打開，放入泡好的膠球，然后將上蓋壓好，將放氣門、放水門關閉。

     (4)排氣，將裝球室出水閥打開，打開排氣閥，將裝球室內氣排掉直至出水，關閉排氣閥及放水閥。

2、運行操作

     將收球網操作手輪旋至“收球位置”；膠球泵進口閥打開；啟動膠球泵；打開裝球室出口閥；將裝球室切換閥打至“清洗位置”；

3、停止操作；

     將裝球室切換閥打至“收球位置”；膠球泵出口閥打開；停止膠球泵；關閉裝球室出口閥；關閉膠球泵進口閥；

     經過分析膠球清洗裝置系統能夠更好的改善凝汽器真空，克服了傳統清洗方法的缺陷，降低了清洗成本，提高了發電效率，為我廠發電供熱做出大的貢獻。